Dr. Getbogi Hikmawan, S.Si., M.Si.

Video ini membahas contoh soal dinamika terkait gerak melingkar pada mobil yang berbelok. Mobil akan mengalami negative lift saat berbelok dengan kecepatan tinggi, yang dipengaruhi oleh aerodinamika mobil. Soal ini membahas kondisi mobil tepat akan slip, di mana nilai gaya gesek maksimumnya sama dengan FS Max. Perhitungan menghasilkan rumus FL = M V^2 / R - M G, menunjukkan bahwa negative lift mobil saat berbelok sangat dipengaruhi oleh kecepatan dan percepatan gravitasi. Hal ini menunjukkan hubungan antara negative lift dengan kecepatan dalam gerak melingkar teraturan.

Kita akan melihat satu soal lagi terkait dengan gerak melingkar, sederhana, atau beraturan.

Jadi, setiap mobil yang sedang berjalan, misalnya dia berjalan di perlombaan atau berjalan di jalan seperti biasa,

itu akan mengalami satu hal yang namanya negative lift.

Karena jika suatu mobil itu sedang berbelok dengan kecepatan yang cukup tinggi,

maka mobil itu akan cenderung naik ke atas, sehingga ketika dia naik ke atas,

akan muncul gaya gesek udara yang membuat mobil itu tetap tertekan ke bawah.

Atau bergantung pada bagaimana bodi mobil secara aerodinamik itu akan membuat bagaimana negative lift-nya atau gaya tekan udara ke bawah itu makin besar.

Itulah yang kemudian bisa kita bayangkan kenapa mobil itu didesain sedemikian rupa sehingga untuk menghindari ini.

Jadi, anda bisa bayangkan disini mobil saat berbelok, kita tinjau.

Ada mobil berbelok dengan masa M, dan kita tinjau, kita bayangkan belokannya itu adalah bagian satu busur dari sebuah lingkaran dengan jari-jari air besar.

Maka ketika dia sedang berbelok, maka roda ketika sedang berbelok ke kanan,

maka roda akan cenderung bergerak keluar dari secara radial dari belokan.

Jadi, kalau anda bayangkan anda sedang berbelok, maka pada dasarnya ketika berbelok ke kiri, maka roda itu sedang mengalami pergeseran ke arah kanan.

Jadi, kalau anda mungkin pengendara motor, anda bisa bayangkan ketika anda berbelok ke kiri,

roda belakang itu akan cenderung ketika setang dibelok ke kiri, roda belakang akan cenderung bergeser ke luar atau ke kanan.

Karena dia sedang geser ke luar, dan kita bayangkan si jalan ini kasar, maka dia akan mengalami gaya gesek arahnya ke pusat dari belokan, atau saya sebut di sini FS.

Nah, jadi pertanyaannya adalah, untuk pertanyaan soal ini adalah, saat mobil tepat akan slip, atau slip itu artinya terpeleset, artinya bergerak terhadap jalan.

Ya, anda bisa bayangkan, seperti yang saya bilang, ketika berbelok, roda akan cenderung bergerak ke kanan.

Tapi kalau dia slip, dia baru bergerak ke kanan, jadi mobil akan kehilangan jalur, dia tidak bisa melompat dengan sempurna.

Tapi kalau kita bicara soal mobil atau motor yang bergerak atau berbelok tanpa slip, maka rodanya tidak gerak keluar dari lintasan, tapi tetap ada di situ, atau kita bisa bilang dia tepat akan bergerak, atau yang kita sebut tepat akan slip.

Sehingga, pada saat keadaan tepat akan slip, nilai FS itu akan sama dengan FS Max, yang kita sudah, jika anda lupa, anda bisa melihat, kalau FS Max akan sama dengan mu S dikalikan dengan N.

Kita bayangkan mu S di sini juga diketahui jadi jalan, ya karena asing.

Nah, sehingga diagram benar bebas dari mobil yang berbelok ini, bisa kita gambarkan di sini.

Untuk vertikalnya, ada N, gaya normal karena dia kontak dengan jalan, gaya gravitasi arahnya ke bawah, karena kita tahu ya bumi ada di bawah, dan gaya negative lift yang arahnya ke bawah.

Ini yang menyebabkan menurut nilain gaya normal atau kontaknya dengan jalan akan lebih besar.

Dan gaya centripetal, gaya gesek setes maksimumnya, itu arahnya ke pusat dari belokan, jadi arahnya ke kiri.

Karena belokannya itu adalah belokan lintasan melingkar, maka percepatan yang dialami oleh benda, arah horizontal adalah percepatan centripetal.

Nah, di sinilah kita bisa menghitung FL pada keadaan slip, dimana keadaan slip itu terjadi, maka FS-nya sama dengan FS Max.

Jadi kalau kita tinjau, kita tinggal substitusi ke sini, tidak ada percepatan ke arah sumbu Y, jadi saya tulis sama dengan 0.

Kita akan punya yang ke atas adalah N, dikurangi dengan FG, dikurangi dengan FL.

Jadi kita akan punya N, akan sama dengan FG ditambahkan dengan FL.

Atau kalau kita boleh tulis dengan lebih tinci lagi, ini akan sama dengan M besar G ditambahkan dengan FL.

Sementara kita simpan ini bersama satu, sedangkan ini kita bisa dapatkan hanya minus FS Max.

Karena ke arah kiri, sama dengan M sama dengan minus V kuadrat bar R, karena minus juga karena ke kiri.

Sehingga dengan substitusi, kita bisa corek ke sini dan kita substitusi saja.

Ini akan sama dengan mus sekaligus dengan N, ini M besar kali V kuadrat per R.

Dimana kita bisa lihat, kita ketahui kecepatan dari mobil pada saat dia bergerak, kita bisa lihat di gambar di situ.

Kita bisa bayangkan nilai dari N, itu akan sama dengan, eh maaf.

Itu kita substitusi ya, substitusi Nnya dari persamaan satu.

Kita punya MS, MG ditambah dengan FL, akan sama dengan M besar V kuadrat per R.

Sehingga kita bisa dapatkan, kita bagi ke sini musnya, lalu kita atur semakin rupa.

Kita bisa dapatkan FL akan sama dengan M besar V kuadrat per R kali mus dikurangi dengan M besar dikalikan dengan G.

Atau sederhananya M besar V kuadrat per R mus dikurangi dengan G.

Nah artinya di sini kesimpulannya kita bisa dapatkan bahwa gaya negative lift dari yang dialami oleh mobil saat berbelok

itu sangat bergantung pada kecepatan dikurangi dengan percepatan gravitasi.

Karena ini constant ya ada kecepatannya ini.

Semakin besar kecepatannya, semakin besar juga negative liftnya.

Ini adalah salah satu contoh problem terkait dengan gerak melingkar teraturan.